משתני מתח הגנה: סיבות לשגיאות תפעול והצעות להימנעות מהן במחברות 110kV

במערכת החשמל הסינית, הרשתות בעומק 6 ק"ו, 10 ק"ו ו-35 ק"ו בדרך כלל אומצות מודל פעולה ללא חיבור נקודת ניטרלית. צד התחזוקה של המתח במשzhou主变压器的配电侧通常采用三角形连接，这样就无法提供中性点来连接接地电阻。 当不接地系统发生单相接地故障时，线间电压三角形保持对称，对用户操作影响很小。此外，当电容电流相对较小（小于10安培）时，一些瞬时接地故障可以自行熄灭，这在提高供电可靠性和减少停电事故方面非常有效。 然而，随着电力行业的不断扩展和发展，这种简单的方法已不再满足当前需求。在现代城市电网中，电缆线路的使用不断增加，导致电容电流显著增大（超过10安培）。在这种情况下，接地电弧不能可靠地熄灭，从而产生以下后果：

• 单相接地电弧的间歇熄灭和重燃会产生高达4U（其中U为峰值相电压）甚至更高的弧地过电压，并且持续时间较长。这对电气设备的绝缘构成严重威胁，可能导致薄弱绝缘点的击穿，造成重大损失。

• 持续的电弧会导致空气电离，降低周围空气的绝缘性能，使相间短路更有可能发生。

• 可能发生铁磁谐振过电压，容易损坏电压互感器（PT）和避雷器，在严重情况下甚至导致避雷器爆炸。这些后果严重危及电网设备的绝缘，威胁电力系统的安全运行。

为了防止上述事故并提供足够的零序电流和电压以确保接地故障保护的可靠运行，必须创建一个人工中性点以便连接接地电阻。为此，开发了接地变压器（通常称为“接地单元”）。接地变压器通过人工方式创建一个带有接地电阻的中性点，通常其电阻值很低（通常小于5欧姆）。

此外，由于其电磁特性，接地变压器对正序和负序电流呈现高阻抗，仅允许少量励磁电流流过其绕组。在每个铁芯肢上，两个绕组部分反向缠绕。当相同的铁芯肢上的这些绕组中有等量的零序电流流过时，它们呈现低阻抗，因此在零序条件下绕组上的电压降很小。

在接地故障期间，正序、负序和零序电流流过绕组。绕组对正序和负序电流呈现高阻抗，但对于零序电流，同一相位上的两个绕组串联且极性相反。它们感应的电动势大小相等但方向相反，从而相互抵消，因此呈现低阻抗。

在许多应用中，接地变压器仅用于提供带小接地电阻的中性点，并不提供任何负载；因此，许多接地变压器设计时没有二次绕组。在正常电网运行期间，接地变压器基本上处于空载状态。但在故障期间，它仅在短时间内承载故障电流。

在中性点低电阻接地系统中，当发生单相接地故障时，高度灵敏的零序保护能够迅速识别并暂时隔离故障馈线。接地变压器仅在接地故障发生到零序保护动作清除故障之间的短暂间隔内工作。在此期间，零序电流通过中性点接地电阻和接地变压器流动，公式如下：

其中U是系统相电压，R1是中性点接地电阻，R2是接地故障回路中的附加电阻。

根据以上分析，接地变压器的运行特性是：长期空载运行，具有短期过载能力。

总之，接地变压器通过人工方式创建一个中性点以连接接地电阻。在接地故障期间，它对正序和负序电流呈现高阻抗，但对零序电流呈现低阻抗，从而使接地故障保护可靠运行。

目前，变电站安装的接地变压器有两个用途：

• 为变电站辅助用途提供低压交流电源；

• 在10 kV侧创建一个人工中性点，与消弧线圈结合，在10 kV单相接地故障期间补偿电容性接地故障电流，从而熄灭故障点的电弧。原理如下：

在整个三相电网输电线路的长度上，各相之间以及每相与地之间都存在电容。当电网中性点未牢固接地时，在单相接地故障期间，故障相的相地电容变为零，而其他两相的相地电压升高至正常相电压的√3倍。尽管这种增加的电压不超过设计的安全绝缘强度，但它增加了它们的相地电容。

במערכת החשמל בסין, הרשתות בעומק 6 ק"ו, 10 ק"ו ו-35 ק"ו בדרך כלל אומצות מודל פעולה ללא חיבור נקודת ניטרלית. צד הפיזור של המתח במשבץ הראשי ברשת מחובר בדרך כלל בצורה משולשת, כך שאין נקודת ניטרלית להחיבורה של נגד קרקעי.

כאשר מתרחשת תקלה קרקעית חד-פאזה במערכת ללא חיבור נקודת ניטרלית, המשולש של מתחים בין פאזה לפאזה נשאר סימטרי, מה שגורם להשפעה מינימלית על פעילות המשתמשים. בנוסף, כאשר הזרם הקפאי הוא יחסית קטן (פחות מ-10 אמפר), כמה תקלות קרקעות חולפות יכולות להכבות באופן עצמאי, מה שמגביר את האמינות של האספקה החשמלית ומפחית את אירועי ניתוק החשמל.

עם זאת, עם ההרחבה והפיתוח הנצחיים של התעשייה החשמלית, השיטה הפשוטה הזו כבר אינה עונה על הצרכים הנוכחיים. ברשתות חשמל עירוניות מודרניות, השימוש הגובר במעגלים קבליים הביא לגדילת זרמי קפאיים משמעותית (יותר מ-10 אמפר). בתנאים כאלה, הקשת הקרקעית לא יכולה להכבות באופן אמין, מה שמביא לתוצאות她们继续使用三角形连接，这样就没有中性点来连接接地电阻。 当不接地系统发生单相接地故障时，线间电压三角形保持对称，对用户操作影响很小。此外，当电容电流相对较小（小于10安培）时，一些瞬时接地故障可以自行熄灭，这在提高供电可靠性和减少停电事故方面非常有效。 然而，随着电力行业的不断扩展和发展，这种简单的方法已不再满足当前需求。在现代城市电网中，电缆线路的使用不断增加，导致电容电流显著增大（超过10安培）。在这种情况下，接地电弧不能可靠地熄灭，从而产生以下后果：

• 单相接地电弧的间歇熄灭和重燃会产生高达4U（其中U为峰值相电压）甚至更高的弧地过电压，并且持续时间较长。这对电气设备的绝缘构成严重威胁，可能导致薄弱绝缘点的击穿，造成重大损失。

• 持续的电弧会导致空气电离，降低周围空气的绝缘性能，使相间短路更有可能发生。

• 可能发生铁磁谐振过电压，容易损坏电压互感器（PT）和避雷器，在严重情况下甚至导致避雷器爆炸。这些后果严重危及电网设备的绝缘，威胁电力系统的安全运行。

为了防止上述事故并提供足够的零序电流和电压以确保接地故障保护的可靠运行，必须创建一个人工中性点以便连接接地电阻。为此，开发了接地变压器（通常称为“接地单元”）。接地变压器通过人工方式创建一个带有接地电阻的中性点，通常其电阻值很低（通常小于5欧姆）。

此外，由于其电磁特性，接地变压器对正序和负序电流呈现高阻抗，仅允许少量励磁电流流过其绕组。在每个铁芯肢上，两个绕组部分反向缠绕。当相同的铁芯肢上的这些绕组中有等量的零序电流流过时，它们呈现低阻抗，因此在零序条件下绕组上的电压降很小。

在接地故障期间，正序、负序和零序电流流过绕组。绕组对正序和负序电流呈现高阻抗，但对于零序电流，同一相位上的两个绕组串联且极性相反。它们感应的电动势大小相等但方向相反，从而相互抵消，因此呈现低阻抗。

在许多应用中，接地变压器仅用于提供带小接地电阻的中性点，并不提供任何负载；因此，许多接地变压器设计时没有二次绕组。在正常电网运行期间，接地变压器基本上处于空载状态。但在故障期间，它仅在短时间内承载故障电流。

在中性点低电阻接地系统中，当发生单相接地故障时，高度灵敏的零序保护能够迅速识别并暂时隔离故障馈线。接地变压器仅在接地故障发生到零序保护动作清除故障之间的短暂间隔内工作。在此期间，零序电流通过中性点接地电阻和接地变压器流动，公式如下：

其中U是系统相电压，R1是中性点接地电阻，R2是接地故障回路中的附加电阻。

根据以上分析，接地变压器的运行特性是：长期空载运行，具有短期过载能力。

总之，接地变压器通过人工方式创建一个中性点以连接接地电阻。在接地故障期间，它对正序和负序电流呈现高阻抗，但对零序电流呈现低阻抗，从而使接地故障保护可靠运行。

目前，变电站安装的接地变压器有两个用途：

• 为变电站辅助用途提供低压交流电源；

• 在10 kV侧创建一个人工中性点，与消弧线圈结合，在10 kV单相接地故障期间补偿电容性接地故障电流，从而熄灭故障点的电弧。原理如下：

在整个三相电网输电线路的长度上，各相之间以及每相与地之间都存在电容。当电网中性点未牢固接地时，在单相接地故障期间，故障相的相地电容变为零，而其他两相的相地电压升高至正常相电压的√3倍。尽管这种增加的电压不超过设计的安全绝缘强度，但它增加了它们的相地电容。

במערכת החשמל בסין, הרשתות בעומק 6 ק"ו, 10 ק"ו ו-35 ק"ו בדרך כלל אומצות מודל פעולה ללא חיבור נקודת ניטרלית. צד הפיזור של המתח במשבץ הראשי ברשת מחובר בדרך כלל בצורה משולשת, כך שאין נקודת ניטרלית להחיבורה של נגד קרקעי.

כאשר מתרחשת תקלה קרקעית חד-פאזה במערכת ללא חיבור נקודת ניטרלית, המשולש של מתחים בין פאזה לפאזה נשאר סימטרי, מה שגורם להשפעה מינימלית על פעילות המשתמשים. בנוסף, כאשר הזרם הקפאי הוא יחסית קטן (פחות מ-10 אמפר), כמה תקלות קרקעות חולפות יכולות להכבות באופן עצמאי, מה שמגביר את האמינות של האספקה החשמלית ומפחית את אירועי ניתוק החשמל.

עם זאת, עם ההרחבה והפיתוח הנצחיים של התעשייה החשמלית, השיטה הפשוטה הזו כבר אינה עונה על הצרכים הנוכחיים. ברשתות חשמל עירוניות מודרניות, השימוש הגובר במעגלים קבליים הביא לגדילת זרמי קפאיים משמעותית (יותר מ-10 אמפר). בתנאים כאלה, הקשת הקרקעית לא יכולה להכבות באופן אמין, מה שמביא לתוצאות:

• כיבוי ואיתחול אינטרמיטנטי של הקשת החד-פאזית גורמים לתחום יתר של קשת-קרקע עם עוצמה עד 4U (כאשר U הוא מתח השיא של הפאזה) או אפילו גבוה יותר, המתמשך לאורך זמן רב. זה מהווה איום כבד על מבודדי הציוד החשמלי, שיכול לגרום למוטטים בנקודות מבודדות חלשות ולנזק גדול.

• הארך מתמשך גורם לאיון אוויר, מפחית את המבודד של האוויר הסובב ומאפשר תקלות קצרות בין פאזה לפאזה.

• עשוי להיווצר תחום יתר פרומגנטי, שיכולה להרוס טרנספורמרים פוטנציאליים (PT) ומדוכאי רעמים, ובמקרים חמורים, אפילו לגרום לפיצוץ מדוכאי. תוצאות אלה מאיימות באופן חמור על המבודד של הציוד ברשת ועל הפעולה הבטוחה של מערכת החשמל.

כדי למנוע תאונות她们继续使用三角形连接，这样就没有中性点来连接接地电阻。 当不接地系统发生单相接地故障时，线间电压三角形保持对称，对用户操作影响很小。此外，当电容电流相对较小（小于10安培）时，一些瞬时接地故障可以自行熄灭，这在提高供电可靠性和减少停电事故方面非常有效。 然而，随着电力行业的不断扩展和发展，这种简单的方法已不再满足当前需求。在现代城市电网中，电缆线路的使用不断增加，导致电容电流显著增大（超过10安培）。在这种情况下，接地电弧不能可靠地熄灭，从而产生以下后果：

• 单相接地电弧的间歇熄灭和重燃会产生高达4U（其中U为峰值相电压）甚至更高的弧地过电压，并且持续时间较长。这对电气设备的绝缘构成严重威胁，可能导致薄弱绝缘点的击穿，造成重大损失。

• 持续的电弧会导致空气电离，降低周围空气的绝缘性能，使相间短路更有可能发生。

• 可能发生铁磁谐振过电压，容易损坏电压互感器（PT）和避雷器，在严重情况下甚至导致避雷器爆炸。这些后果严重危及电网设备的绝缘，威胁电力系统的安全运行。

为了防止上述事故并提供足够的零序电流和电压以确保接地故障保护的可靠运行，必须创建一个人工中性点以便连接接地电阻。为此，开发了接地变压器（通常称为“接地单元”）。接地变压器通过人工方式创建一个带有接地电阻的中性点，通常其电阻值很低（通常小于5欧姆）。

此外，由于其电磁特性，接地变压器对正序和负序电流呈现高阻抗，仅允许少量励磁电流流过其绕组。在每个铁芯肢上，两个绕组部分反向缠绕。当相同的铁芯肢上的这些绕组中有等量的零序电流流过时，它们呈现低阻抗，因此在零序条件下绕组上的电压降很小。

在接地故障期间，正序、负序和零序电流流过绕组。绕组对正序和负序电流呈现高阻抗，但对于零序电流，同一相位上的两个绕组串联且极性相反。它们感应的电动势大小相等但方向相反，从而相互抵消，因此呈现低阻抗。

在许多应用中，接地变压器仅用于提供带小接地电阻的中性点，并不提供任何负载；因此，许多接地变压器设计时没有二次绕组。在正常电网运行期间，接地变压器基本上处于空载状态。但在故障期间，它仅在短时间内承载故障电流。

在中性点低电阻接地系统中，当发生单相接地故障时，高度灵敏的零序保护能够迅速识别并暂时隔离故障馈线。接地变压器仅在接地故障发生到零序保护动作清除故障之间的短暂间隔内工作。在此期间，零序电流通过中性点接地电阻和接地变压器流动，公式如下：

其中U是系统相电压，R1是中性点接地电阻，R2是接地故障回路中的附加电阻。

根据以上分析，接地变压器的运行特性是：长期空载运行，具有短期过载能力。

总之，接地变压器通过人工方式创建一个中性点以连接接地电阻。在接地故障期间，它对正序和负序电流呈现高阻抗，但对零序电流呈现低阻抗，从而使接地故障保护可靠运行。

目前，变电站安装的接地变压器有两个用途：

• 为变电站辅助用途提供低压交流电源；

• 在10 kV侧创建一个人工中性点，与消弧线圈结合，在10 kV单相接地故障期间补偿电容性接地故障电流，从而熄灭故障点的电弧。原理如下：

在整个三相电网输电线路的长度上，各相之间以及每相与地之间都存在电容。当电网中性点未牢固接地时，在单相接地故障期间，故障相的相地电容变为零，而其他两相的相地电压升高至正常相电压的√3倍。尽管这种增加的电压不超过设计的安全绝缘强度，但它增加了它们的相地电容。

במערכת החשמל בסין, הרשתות בעומק 6 ק"ו, 10 ק"ו ו-35 ק"ו בדרך כלל אומצות מודל פעולה ללא חיבור נקודת ניטרלית. צד הפיזור של המתח במשבץ הראשי ברשת מחובר בדרך כלל בצורה משולשת, כך שאין נקודת ניטרלית להחיבורה של נגד קרקעי.

כאשר מתרחשת תקלה קרקעית חד-פאזה במערכת ללא חיבור נקודת ניטרלית, המשולש של מתחים בין פאזה לפאזה נשאר סימטרי, מה שגורם להשפעה מינימלית על פעילות המשתמשים. בנוסף, כאשר הזרם הקפאי הוא יחסית קטן (פחות מ-10 אמפר), כמה תקלות קרקעות חולפות יכולות להכבות באופן עצמאי, מה שמגביר את האמינות של האספקה החשמלית ומפחית את אירועי ניתוק החשמל.

עם זאת, עם ההרחבה והפיתוח הנצחיים של התעשייה החשמלית, השיטה הפשוטה הזו כבר אינה עונה על הצרכים הנוכחיים. ברשתות חשמל עירוניות מודרניות, השימוש הגובר במעגלים קבליים הביא לגדילת זרמי קפאיים משמעותית (יותר מ-10 אמפר). בתנאים כאלה, הקשת הקרקעית לא יכולה להכבות באופן אמין, מה שמביא לתוצאות:

• כיבוי ואיתחול אינטרמיטנטי של הקשת החד-פאזית גורמים לתחום יתר של קשת-קרקע עם עוצמה עד 4U (כאשר U הוא מתח השיא של הפאזה) או אפילו גבוה יותר, המתמשך לאורך זמן רב. זה מהווה איום כבד על מבודדי הציוד החשמלי, שיכול לגרום למוטטים בנקודות מבודדות חלשות ולנזק גדול.

• הארך מתמשך גורם לאיון אוויר, מפחית את המבודד של האוויר הסובב ומאפשר תקלות קצרות בין פאזה לפאזה.

• עשוי להיווצר תחום יתר פרומגנטי, שיכולה להרוס טרנספורמרים פוטנציאליים (PT) ומדוכאי רעמים, ובמקרים חמורים, אפילו לגרום לפיצוץ מדוכאי. תוצאות אלה מאיימות באופן חמור על המבודד של הציוד ברשת ועל הפעולה הבטוחה של מערכת החשמל.

כדי למנוע תאונות ולספק זרם ומתח סדרה אפס מספקים לתפעול בטוח של הגנה על תקלות קרקעית, יש ליצור נקודת ניטרלית מלאכותית כדי להחבר בה נגד קרקעי. לשם כך פותחו טרנספורמרים קרקעיים (בדרך כלל מכונים "יחידות קרקיעה"). טרנספורמר קרקעי יוצר באופן מלאכותי נקודת ניטרלית עם נגד קרקעי, בדרך כלל עם ערךנגד מאוד נמוך (בדרך כלל פחות מ-5 אוהמים).

בנוסף, בשל מאפייניהם האלקטרומגנטיים, טרנספורמרים קרקעיים מציגים מימד גבוה לזרמי סדרה חיובית ושלילית, מאפשרים רק זרם עידוד קטן לעבור דרך הסיבובים שלהם. על כל גוף כרכורי, שני חלקים של סיבובים מתפתלים בכיוונים מנוגדים. כאשר זרמים סדרה אפס שווים עוברים דרך הסיבובים הללו על אותו גוף כרכורי, הם מציגים מימד נמוך, מה שנותן לקפיצה מתח קטנה מאוד בין הסיבובים בתנאי סדרה אפס.

בתקלת קרקעית, זרמים סדרה חיובית, שלילית ואפס עוברים דרך הסיבובים. הסיבובים מציגים מימד גבוה לזרמי סדרה חיובית ושלילית, אבל עבור זרם סדרה אפס, שני הסיבובים באותו פאזה מחוברים בטור עם קיטועים מנוגדים. המתחים המושרתים שלהם שווים בגודלם אך מנוגדים בכיוון, ונוטלים אחד את השני, מה שמציג מימד נמוך.

בישומים רבים, טרנספורמרים קרקעיים משמשים רק כדי לספק נקודת ניטרלית עם נגד קרקעי קטן ולא מספקים כל עומס; לכן, הרבה טרנספורמרים קרקעיים מעוצבים ללא סיבוב משני. במהלך הפעולה הנורמלית של הרשת, טרנספורמר קרקעי פועל בעיקר במצב ללא עומס. אך במהלך תקלה, הוא נושא זרם תקלה למשך זמן קצר בלבד.

במערכת קרקעית עם חיבור נקודת ניטרלית בעלי מימד נמוך, כאשר מתרחשת תקלה קרקעית חד-פאזה, הגנה סדרה אפס רגישה מאוד מזהה במהירות ומכילה זמנית את העומס התקלתי. טרנספורמר קרקעי פעיל רק למשך הזמן הקצר שבין התרחשות התקלה לבין פעולת הגנה סדרה אפס כדי לנטרל את התקלה. במהלך זמן זה, זרם סדרה אפס עובר דרך נגד קרקעי נקודת הניטרלית וטרנספורמר קרקעי, לפי הנוסחה:

כאשר U הוא מתח הפאזה של המערכת, R1 הוא נגד קרקעי נקודת הניטרלית, ו-R2 הוא התנגדות נוספת במעגל התקלה קרקעית.

בהתבסס עלניתוח זה, מאפייני הפעולה של טרנספורמרים קרקעיים הם: פעולה ללא עומס לאורך זמן עם יכולת עומס קצר תקופתי.

לסיכום, טרנספורמר קרקעי יוצר באופן מלאכותי נקודת ניטרלית כדי להחבר בה נגד קרקעי. במהלך תקלה קרקעית, הוא מציג מימד גבוה לזרמי סדרה חיובית ושלילית אך מימד נמוך לזרם סדרה אפס, מה שמאפשר פעולה בטוחה של הגנה על תקלות קרקעית.

כיום, טרנספורמרים קרקעיים שהותקנו בתחנות תרגול משמשים לשני מטרות:

• מספקים מתח חילופין נמוך לעזרה בתחנת התר

  הזרם של תקלה קפיצית בקרקע במהלך תקלה חד-פאזה הוא בערך שלוש פעמים הזרם הקפיצי הנורמלי לכל פאזה. כאשר הזרם הזה גדול, הוא גורם בקלות לתחות מתחלפים, מה שגורם לעלייה במתחים במעגל הרזוננטי LC המורכב מהתמוך של הרשת והקיבול, עם ערכים המגיעים ל-2.5 עד 3 פעמים מתח הפאזה. ככל שהמתח של הרשת גבוה יותר, כך הסיכון מתחים אלה גדל. לכן, רק מערכות מתחת ל-60 kV יכולות לפעול עם נייטרל לא מחובר, מכיוון שהזרמים הקפיציים שלהם בתקלה חד-פאזה קטנים יחסית. עבור מתחים גבוהים יותר, יש להשתמש בטרנספורמר חיבור כדי לחבר את נקודת הנייטרל דרך trở להארץ.

  כאשר הצד של 10 kV של טרנספורמר ראשי של תחנת כוח מחובר במשולש או בישר ללא נקודת נייטרל, וזרם התקלה הקפיצי החד-פאזי גדול, נדרש טרנספורמר חיבור כדי ליצור נקודה נייטרלית מלאכותית, המאפשרת חיבור לקויבן דיכוי תחות. זה יוצר מערכת חיבור נייטרלית מלאכותית - זו היא התפקיד העיקרי של טרנספורמר החיבור. במהלך פעולה רגילה, טרנספורמר החיבור סובל ממתח מאוזן של הרשת ומוביל רק זרם התמרוץ קטן (מצב ללא עומס).

  ההבדל במתח בין הנייטרל לבין האדמה הוא אפס (מבלי להתייחס למתח הזז נייטרלי קטן מהקויבן דיכוי תחות), ולא זורם זרם דרך הקויבן דיכוי תחות. אם מניחים שתקרה קצרה בין פאזה C לבין האדמה, המתח מסדרה אפס הנובע מא-סימטריה של שלושת הפאזה זורם דרך הקויבן דיכוי תחות לאדמה. כמו הקויבן דיכוי תחות עצמו, הזרם האינדוקטיבי המושרה מכסה את זרם התקלה הקפיצי, ומבטל את התחות בנקודת התקלה.

  בשנים האחרונות, היו מספר תקלות בפעולת הגנה על טרנספורמר חיבור בתחנות כוח של 110 kV באזור מסוים, שפגעו באופן חמור באיזון הרשת. כדי לזהות את הגורמים הבסיסיים, נערכו ניתוחים של הסיבות לתקלות אלו, והוטלו אמצעים מתאימים למנוע הישנות ולהיות מדריך עבור אזורים אחרים.

  כיום, מגדילים להשתמש בקווי יציאה מטיפוס כבלים בזרועות של 10 kV בתחנות כוח של 110 kV, מה שמחזיר משמעותית את זרם התקלה הקפיצי החד-פאזי במערכת של 10 kV. כדי לדכא את ערכי המתחים במהלך תקלות קרקעית חד-פאזיות, תחנות כוח של 110 kV החלו להתקין טרנספורמרים חיבור ליישום תוכנית חיבור בתנגדות נמוכה, המגדירה מסלול זרם מסדרה אפס. זה מאפשר להגן על תקלות קרקעית באופן סלקטיבי בהתאם למיקום התקלה, למנוע את התחדשות התחות ומתחים גבוהים, ובכך להבטיח אספקה בטוחה של מתח לרשת.

  מאז שנת 2008, רשת אזורית מסוימת שודרגה את מערכות 10 kV שלה בתחנות כוח של 110 kV לחיבור בתנגדות נמוכה באמצעות התקנת טרנספורמרים חיבור ומכשירי הגנה מתאימים. זה אפשר לנתק במהירות כל תקלה קרקעית בקו של 10 kV, תוך הפחתת השפעת הרשת. עם זאת, לאחרונה, חמישה תחנות כוח של 110 kV באזור חוו תקלות חוזרות של הגנה על טרנספורמר חיבור, שגרמו להתנתקויות בתחנות כוח ופגעו באופן חמור באיזון הרשת. לכן, זיהוי הגורמים והטלת תכניות תיקון הם חיוניים כדי לשמור על אבטחת הרשת האזורית.

  1.ניתוח הגורמים לתקלות בהגנה על טרנספורמר חיבור

  כאשר קורה תקלה קצרה לקרקע בקו של 10 kV, ההגנה מסדרה אפס על הקו התקלקל בתחנת כוח של 110 kV צריכה לפעול ראשונה כדי לנתק את התקלה. אם היא לא עושה זאת נכון, ההגנה מסדרה אפס של טרנספורמר החיבור תפעל כגיבוי, תפעיל את הפרדה בין משאיות ושתיהן של טרנספורמר הראשי לנתק את התקלה. לכן, פעולה נכונה של הגנה על קו של 10 kV ופרדות היא קריטית לאיזון הרשת. ניתוח סטטיסטי של תקלות בחמישה תחנות כוח של 110 kV מראה שהסיבה העיקרית היא אי-הצליחה של קווי 10 kV לנתק תקלות קרקעית נכון.

  עקרון ההגנה מסדרה אפס של קו 10 kV:

  דגימה של CT מסדרה אפס → הפעלת הגנה על קו → פתיחת פרדה.
  מתוך העקרון, CT מסדרה אפס, מתקן הגנה על קו, ופרדה הם המרכיבים המפתח לפעולה נכונה. הבאה מתחקה אחר הגורמים לתקלות מהיבטים הללו:

  1.1 טעות ב-CT מסדרה אפס גורמת לתקלות בהגנה על טרנספורמר חיבור.
  במהלך תקלה קרקעית בקו של 10 kV, CT מסדרה אפס של הקו התקלקל מזהה זרם תקלה, ומדליק את ההגנה שלו לנתק את התקלה. בו זמנית, CT מסדרה אפס של טרנספורמר החיבור גם מאתר את זרם התקלה ומתחיל הגנה. כדי להבטיח סלקטיביות, ההגנה מסדרה אפס של קו 10 kV מוגדרת עם זרמים נמוכים יותר וזמן קצר יותר מאשר ההגנה על טרנספורמר החיבור. הגדרות זרם: טרנספורמר חיבור—75 A ראשוני, 1.5 שניות לנתק את המשאית של 10 kV, 1.8 שניות לחסום את העברת המטען של 10 kV, 2.0 שניות לנתק את הצד הנמוך של הטרנספורמר, 2.5 שניות לנתק את שני הצדדים; קו 10 kV—60 A ראשוני, 1.0 שניות לנתק פרדה.

  עם זאת, טעויות ב-CT בלתי נמנעות. אם ל-CT של טרנספורמר החיבור יש טעות של -10% ול-CT של הקו יש טעות של +10%, הזרמים הנמוכים הפועלים הם 67.5 A ו-66 A—כמעט שווים. בהתבסס אך ורק על דירוג זמן, תקלה קרקעית בקו של 10 kV יכולה בקלות לגרום להגנה על זרם מסדרה אפס של טרנספורמר החיבור להופעל מוקדם מדי.

  1.2 חיבור מגן כבל לא נכון גורם לתקלות.
  קווי 10 kV בתחנות כוח של 110 kV משתמשים בכבלים מגוננים שמגינים עליהם בשני הקצוות—שיטה נפוצה לצמצום EMI. CT מסדרה אפס הם מסוג טורואידי המותקנים סביב כבלים בנקודות יציאה של ציוד הפרדה. במהלך תקלות קרקעית, זרמים לא מאוזנים מפיקים אותות ב-CT להפעלת הגנה. עם זאת, עם חיבור מגן בשני הקצוות, זרמים מופקים במגן גם עוברים דרך CT מסדרה אפס, ומייצרים אותות שגויים. ללא טיפול מתאים, זה מפחית את דיוק ההגנה מסדרה אפס של הקו, מה שגורם להגנה על טרנספורמר החיבור להופעל כתחליף.

  1.3 כשל בהגנה על קו 10 kV גורם לתקלות.

  מתקנים מבוססי מיקרו-מעבד מודרניים מציעים ביצועים משופרים, אך איכות משתנה של יצרנים ופיזור חום גרוע עדיין הם בעיות. נתוני תקלות מראים שהמודולים של אספקת מתח, לוחות דגימה, לוחות CPU, ומודולי פליטה של הגנה על קווי 10 kV הם הכי פגיעים לכשל. כשלים לא נצפים יכולים לגרום להסרת הגנה, מה שגורם להפעלת הגנה על טרנספורמר החיבור בטעות.

  1.4 תקלה במתג של מעבר 10 kV גורמת לפעולת תקלה
  עם התיישנות, פעולות שכיחות או בעיות איכות מובנות, תקלות בלוחות המפסקים של 10 kV – במיוחד במעגלים הבקרה – הולכות וגדלות. באזורים הרריים פחות מפותחים, לוחות GG-1A ישנים ממשיכים לפעול עם שיעורי קצר גבוהים יותר לאדמה. גם אם הגנת סדר אפס פועלת כראוי, כשל במפסק (למשל, катילכ coil שזורק נשרף ומונע פעולה) גורם לפעולת תקלה של محول הארקה.

  1.5 קטעי קרקע בעלי התנגדות גבוהה בשני מעברי 10 kV (או קטע אחד חמור בעל התנגדות גבוהה) גורמים לפעולת תקלה.
  כאשר שני מעברים חווים קטעי קרקע בעלי התנגדות גבוהה באותו פאזה, זרמי הסדר האפס האינדיבידואליים עשויים להישאר מתחת לסף הפעלה של 60 A (לדוגמה, 40 A ו-50 A), כך שמערכות הגנה על המעברים רק מנפנפות. אך הזרם הכולל (90 A) עוקף את ההגדרה של 75 A של محول ההארקה, מה שגורם לנתק מוקדם. עם מעברי 10 kV הכול-כבלים, זרמי הקיבול הנורמליים יכולים להגיע ל-12–15 A. אפילו קטע אחד חמור בעל התנגדות גבוהה (למשל, 58 A) בתוספת זרם קיבולי נורמלי מתקרבים ל-75 A. תנודות במערכת עשויות אז בקלות לעורר פעולת תקלה של محול ההארקה.

  2. אמצעים למניעת פעולת תקלה של הגנת محול הארקה

  בהתבסס על ניתוח זה, מומלצים האמצעים הבאים:

  2.1 למנוע פעולת תקלה הנגרמת משגיאת CT
  השתמשו ב-CT של סדר אפס באיכות גבוהה; בדקו בית שמירה את מאפייני ה-CT לפני ההתקנה ודחו כל CT עם שגיאה >5%; הגדרו ערכי הפעלה של ההגנה בהתאם לזרם הראשוני; אמתו את ההגדרות באמצעות בדיקת הזרקה ראשונית.

  2.2 למנוע חיבור לא נכון של ריצוף הכבל לאדמה

  • מוליכי ההארקה של ריצוף הכבל חייבים לעבור כלפי מטה דרך CT של הסדר האפס ולהיפרד ממגירות הכבלים. אין ליצור מגע בהארקה לפני העברת ה-CT. חשפו קצוות מתכת לבדיקת הזרקה ראשונית; בידדו את השאר באופן מהימן.

  • אם נקודת ההארקה של הריצוף נמוכה מה-CT, המוליך אינו חייב לעבור דרך ה-CT. הימנע מהעברת מוליך ההארקה של הריצוף דרך מרכז ה-CT.

  • העצימו הדרכה טכנית כדי שצוותי הגנת继电器 וצוותי הכבלים יבינו לגמרי את שיטות ההתקנה של CT והארקת ריצוף.

  • החזירו הליכי קבלה באמצעות בדיקות משותפות של צוותי继电器, תפעול וכבלים.

  2.3 למנוע כשל בהגנת מעבר
  בחרו בהתקנים מוכחים ונ dependable; החליפו יחידות ישנות או שנתקלים בתקלות רבות; שדרגו תחזוקה; התקינו מיזוג אויר וتهوية כדי למנוע פעילות בטמפרטורות גבוהות.

  2.4 למנוע כשל במפסק מעבר
  השתמשו בלוחות מפסקים מהימנים ובוגרים; הפסקו את השימוש בארונות GG-1A ישנים לטובת סוגים חתומים, עם נעילה ספירלית או ממונעת מנוע; שמרו על מעגלי בקרה; השתמשו ב катילי trip coils באיכות גבוהה.

  2.5 למנוע פעולת תקלה עקב קטעי התנגדות גבוהה
  בצעו דورية מידית ותיקנו מעברים לאחר התראה של סדר אפס; צמצמו את אורכי המעברים; שוויון עומסי פאזות כדי לצמצם למקסימום זרמי קיבול נורמליים.

  3. מסקנה

  ככל שיותר רשתות אזוריות מתקינות מחOLI-IEE-Business transformers ומערכות הגנה נלוות כדי לשפר את המבנה והיציבות, תקריות חוזרות של פעולת תקלה מדגישות את הצורך לטפל באפקטים השליליים. עבודה זו מנתחת את הסיבות העיקריות לפעולת תקלה של הגנת محול הארקה ומציעה נגדים, ומספקת הנחיה לאזורים שהתקינו או מתכננים להתקין מערכות כאלה.